莫高窟在元代以后已很鲜为人知，几百年里基本保存了原貌。但自藏经洞被发现后，随即吸引来许多西方的考古学家和探险者，他们以极低廉的价格从王圆箓处获得了大量珍贵典籍和壁画，运出中国或散落民间，严重破坏了莫高窟和敦煌艺术的完整性。
1907年，英国考古学家马尔克·奥莱尔·斯坦因在进行第二次中亚考古旅行时，沿着罗布泊南的古丝绸之路，来到了敦煌。当听说莫高窟发现了藏经洞后，他找到王圆箓，表示愿意帮助兴修道观，取得了王的信任。于是斯坦因就被允许进入藏经洞拣选文书，他最终只用了200两银两，便换取了24箱写本和5箱其他艺术品带走。1914年，斯坦因再次来到莫高窟，又以500两银两向王圆录购得了570段敦煌文献。他当时率领一支探险队在我国新疆进行考古发掘，当他看到长庚将军送给他的一卷佛经是唐代写本后，便迫不及待地问明来源，于1908年3月赶抵敦煌。伯希和是学识渊博的汉学家，他凭着深厚的汉学功底和丰富的考古知识，把藏经洞中所有的遗书通检一遍。他自己说：“洞中卷本未经余目而弃置者，余敢说绝其无有。”有一张伯希和盗窃藏经洞遗书的自拍照：他蹲在洞窟里，面对堆积如山的经卷，正在蜡烛下一件件、一页页地翻检……他在藏经洞里待了3周，“不单接触了每一份文稿，而且还翻阅了每一张纸片”。他纯熟的汉语基础和中国历史知识，使他选走藏经洞里的全部精华。所以，他盗走的经卷是最有价值的与最精华的。比如有关道教经典的卷子几乎全被伯希和盗走了，大约有六七十件全部收藏在巴黎。敦煌遗书最大的价值是保存了许多古代学说，保存了古注。比如《论语》，现在读的只有一种本子，即何晏注的本子。藏经洞发现了皇侃注的本子，收录了两汉和魏晋之间所有人讲《论语》的要点，都被伯希和盗走了。伯希和自己也曾自诩说，他拿去的卷子在敦煌卷子里几乎都是最有价值的。他把斯坦因依靠翻译而忽略的更珍贵的经卷和语言学、考古学上极有价值的6000多卷写本和一些画卷，装满10辆大车，运往巴黎。这些藏品大都捐赠给了大英博物馆和印度的一些博物馆。大英博物馆现拥有与敦煌相关的藏品约1.37万件，是世界上收藏敦煌文物最多的地方，但由于该馆对中国文物的保护不力甚至遭致失窃，因而受到不少指责。
1908年，精通汉学的法国考古学家伯希和在得知莫高窟发现古代写本后，立即从迪化赶到敦煌。他在洞中拣选了三星期，最终以600两银两为代价，获取了1万多件堪称精华的敦煌文书，后来大都入藏法国国立图书馆。
1909年，伯希和在北京向一些学者出示了几本敦煌珍本，这立即引起学界的注意。他们向清朝学部上书，要求甘肃和敦煌地方政府马上清点藏经洞文献，并运送进京。清廷指定由甘肃布政使何彦升负责押运。但在清点前，王圆箓便已将一部分文物藏了起来，押运沿途也散失了不少，到了北京后，何彦升和他的亲友们又自己攫取了一些。于是，1900年发现的五万多件藏经洞文献，最终只剩下了8757件入藏京师图书馆，现均存于中国国家图书馆。
对于流失在中国民间的敦煌文献，有一部分后来被收藏者转卖给了日本藏家，也有部分归南京国立中央图书馆，但更多的已难以查找。王圆箓藏匿起来的写本，除了卖给斯坦因一部分以外，其他的也都在1911年和1912年卖给了日本的探险家吉川小一郎和橘瑞超。1914年，俄罗斯佛学家奥尔登堡对已经搬空的藏经洞进行了挖掘，又获得了一万多件文物碎片，藏于俄罗斯科学院东方学研究所。
近代，除了藏经洞文物受到瓜分，敦煌壁画和塑像也蒙受了巨大的损失，所有唐宋时期的壁画均已不在敦煌。伯希和与1923年到来的哈佛大学兰登·华尔纳先后利用胶布粘取了大批有价值壁画，有时甚至只揭取壁画中的一小块图像，严重损害了壁画的完整性。王圆箓为打通部分洞窟也毁坏了不少壁画。1922年，莫高窟曾一度关押了数百名俄罗斯沙皇军队士兵，他们在洞窟中烟熏火燎，破坏不小。
1940年，张大千在此描摹壁画时，发现部分壁画有内外两层，他便揭去外层以观赏内层，这种做法后来引发了争议，依然争论不休。1940年至1942年，国画家张大千两次赴敦煌莫高窟临摹壁画，在那里逗留的时间加起来约一年多，剥损壁画的事情就发生在这期间。张大千剥损的壁画总共约有30余处。莫高窟第130窟是敦煌最具代表性的石窟之一，窟内26米高的佛像是敦煌第二大佛。张大千剥损的壁画位于进门甬道，据介绍，他首先剥去第一层的西夏壁画，然后又剥去第二层的晚唐壁画，如今人们只能看到最下面的盛唐壁画，而盛唐壁画因前人覆盖时为了增加泥土粘合力，已被划得面目全非。甬道的墙上，清晰地留下了他层层剥画的断面。据记载，这座石窟历时29年才筑成，平均一年掘进一米，而张大千在短时间内使它大大改观。如此典型的被他剥损壁画的石窟还有第108窟、454窟等。